油基鉆井液環(huán)境下PDC鉆頭錄井方法及實(shí)踐

1、油基鉆井液環(huán)境下PDC 鉆頭錄井方法及實(shí)踐X袁玉濤(江蘇油田地質(zhì)測(cè)井處,江蘇揚(yáng)州225007摘要:油基鉆井液環(huán)境下的PDC 鉆井給傳統(tǒng)錄井帶來(lái)了很大的干擾,特別是在巖屑巖性的識(shí)別及油氣顯示的解釋等方面存在問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)常規(guī)錄井方法進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn),采用三維定量熒光、核磁共振等新錄井技術(shù)手段,有效地提高了巖屑剖面符合率,使油氣顯示發(fā)現(xiàn)更及時(shí)、解釋評(píng)價(jià)更準(zhǔn)確。關(guān)鍵詞:油基鉆井液;PDC 鉆頭;干擾;識(shí)別;解釋中圖分類號(hào):T E 142文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):10067981(201020004505阿爾及利亞Oued M ya 盆地具有油氣層埋藏深,巖性、地層壓力異常復(fù)雜,使用水基鉆井液無(wú)法提高鉆

2、速,經(jīng)過(guò)不斷的探索、實(shí)踐,鉆井工藝最終采用油基鉆井液+PDC 鉆頭的模式,但這對(duì)傳統(tǒng)錄井技術(shù)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。為此,大力采用三維定量熒光、核磁共振等新錄井技術(shù)手段,有效地提高了錄井剖面符合率、層位卡準(zhǔn)率、油氣發(fā)現(xiàn)率和評(píng)價(jià)準(zhǔn)確率。1油基鉆井液+PDC 鉆頭的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用阿爾及利亞Oued M ya 盆地地層具有如下特征:沉積年代跨度大,主要發(fā)育中、古生界地層,地層特征明顯,區(qū)域內(nèi)地層可對(duì)比性強(qiáng);沉積環(huán)境多變,形成壓力懸殊的多套地層壓力系統(tǒng);巖性異常復(fù)雜,既有砂泥巖、碳酸巖鹽,也有易坍塌、易水敏的泥巖層,還發(fā)育強(qiáng)水溶性的巖鹽層;油氣層埋藏比較深,往往超過(guò)3500m 。筆者從事過(guò)三口井的錄井服務(wù)工作,第

3、一口井使用水基鉆井液體系,后兩口使用油基鉆井液體系。井身結(jié)構(gòu)相同的三口井時(shí)效情況見(jiàn)表1,從中可以看出兩種鉆井液體系在該盆地使用效果相差懸殊。表1兩種鉆井液體系時(shí)效對(duì)比表井號(hào)鉆井液體系井深m使用鉆頭數(shù)起下鉆次數(shù)建井周期(天純鉆時(shí)間(小時(shí)HJS-1水基374081787963采用水基鉆井液體系的HJS-1井,為了實(shí)現(xiàn)高效鉆井,甲方?jīng)Q定三開(kāi)井段使用PDC 鉆頭,先后四次入井,并反復(fù)調(diào)整鉆井參數(shù),效果仍不理想,機(jī)械鉆速遠(yuǎn)不及三牙輪鉆頭(見(jiàn)圖1,原因是鉆頭嚴(yán)重泥包。與HJS -1井巖性對(duì)應(yīng)井段的BHT -P -1井、HEB -A -3井,由于使用油基鉆井液體系,不但沒(méi)參考文獻(xiàn)1GB/T 17040-19

4、97.石油產(chǎn)品硫含量測(cè)定法(能量色散X 射線熒光光譜法.2SH/T 0742-2004.汽油中硫含量測(cè)定法(能量色散X 射線熒光光譜法.3GB/T 380-198.石油產(chǎn)品硫含量測(cè)定法(燃燈法.Determination of sulfur content in the comparison studySH I W en -quan 1,H U L i -li2(1.Teaching Department,Lanzhou Petrochem ical Colleg e of Vocatio nalTechnolog y,Lanzho u,Gansu,730060;2.Oil Storag e

5、and T ranspo rtation Plant,Lanzhou Petro chemical Co rpo ration,Lanzhou,Gansu,730060Abstract :W ith the sulfur content in petr oleum products increasing ly strict co ntrol index ,sulfur co ntent m ore and m ore attention .In o rder to accurate determ ination of crude o il and various petroleum pr od

6、ucts in the sulfur co ntent in a tim ely m anner to meet pr oduction requirem ents ,w e need to test on the deter mination of sulfur content compared w ith the inspection apparatus .Key words :Detecto r ;Sulfur co ntent ;Pro cess capability index452010年第20期內(nèi)蒙古石油化工*收稿日期:2010-08-18作者簡(jiǎn)介:袁玉濤,男,在江蘇油田從事綜合

7、錄井工作。有發(fā)生鉆頭泥包現(xiàn)象,機(jī)械鉆速也顯著提高(見(jiàn)圖2、圖3 。圖1HJS -1井12501405m 井段鉆時(shí)圖圖2BHT -P -1井12001400m 井段鉆時(shí)圖圖3HEB-A -3井12301430m 井段鉆時(shí)圖通過(guò)比較,油基鉆井液+PDC 鉆頭極大提高了鉆速,然而這卻給傳統(tǒng)錄井帶來(lái)了很大的干擾,特別是巖屑撈取清洗、巖性識(shí)別分層及油氣顯示識(shí)別解釋等方面影響更大。2對(duì)巖屑撈取、清洗的影響及應(yīng)對(duì)措施2.1對(duì)巖屑撈取、清洗的影響加大了巖屑采集撈取洗樣的難度。由于PDC 鉆頭所鉆巖屑細(xì)小,甚至部分呈粉末狀,在鉆井液中無(wú)法通過(guò)震動(dòng)篩從鉆井液中分離出來(lái),采集不到真巖屑或采集、撈取到的真巖屑數(shù)量較少

8、。撈取滿滿一盆巖屑冼凈后的凈巖屑還達(dá)不到要求撈取的巖屑數(shù)量。加大了巖屑觀察、描述、分層定名、百分比估計(jì)、判斷儲(chǔ)層膠結(jié)物、油氣顯示等難度。油基鉆井液巖屑由于其表面包裹著一層油膜,傳統(tǒng)的洗砂方法是用水?dāng)嚢铔_洗,但由于油水互不浸潤(rùn),用水難以見(jiàn)到巖屑本色,反而使原本松散的顆粒粘敷在一起。2.2應(yīng)對(duì)措施46內(nèi)蒙古石油化工2010年第20期如巖屑顆粒過(guò)于細(xì)小,可要求鉆井換目數(shù)更高的振動(dòng)篩布。采取正確的撈巖屑方式,雖然PDC鉆頭牙齒較短,巖屑破碎程度較高,但仍有大小之分。較大的巖屑內(nèi)存在著一定的假巖屑,較小的巖屑真實(shí)性較高,這就要求采用二分法或四分法撈取巖屑時(shí)首先要選取靠近振動(dòng)篩一側(cè)的,并且每次撈取巖屑后都

9、要清理完接樣板,以防混樣。根據(jù)有機(jī)溶劑相似相溶的原理,油基鉆井液巖屑先用柴油與水體積比為1:5左右的混合液清洗一次,再用柴油清洗一次,基本上就可洗去巖屑表面的粘附物。觀察描述分析的砂樣采用巖屑盆,清洗過(guò)程輕度快速漂洗,盡量不使巖屑再次破碎,洗凈的巖屑要適量、平整,以便后續(xù)鑒定分析。3對(duì)巖性的識(shí)別、分層的影響及應(yīng)對(duì)措施3.1對(duì)巖性的識(shí)別、分層的影響由于PDC鉆頭鉆出的巖屑很細(xì)小,磨蝕度大、樣品混雜,代表性巖屑難以確定,巖性歸位困難,致使常規(guī)觀察、描述困難,巖性鑒定不準(zhǔn),描述準(zhǔn)確性降低。被油基鉆井液浸泡過(guò)的、柴油清洗過(guò)的巖屑,表面顏色都失去了巖石的本色,多呈深褐色,而且表面附著微小的雜質(zhì)和污染物,

10、也給現(xiàn)場(chǎng)巖性識(shí)別造成很多困難?，F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)錄井劃分砂、泥巖地層的方法主要是依據(jù)鉆井鉆時(shí)的變化和砂、泥巖百分含量的變化來(lái)確定的。對(duì)于使用PDC鉆頭而言,砂巖、泥巖鉆時(shí)變化不大或無(wú)變化,而巖性百分含量的變化也常常因?yàn)閹r屑細(xì)碎而無(wú)法正確判斷。3.2應(yīng)對(duì)措施借助高倍顯微鏡對(duì)細(xì)小的巖屑進(jìn)行觀察,泥巖常呈棱角分明的薄片狀,儲(chǔ)層物性較好的砂巖常呈分散狀,挑出有代表性的巖樣,捻碎后鏡下觀察有無(wú)石英顆粒來(lái)初步確定巖性;確定顏色要先挑較大顆粒的真巖屑,掰開(kāi)觀察其核心部分的顏色;根據(jù)碳酸鹽巖分析儀的結(jié)果,進(jìn)一步確定巖屑巖性及巖屑百分比。不同沉積時(shí)代的地層,砂泥巖鉆時(shí)各具特征:第三系、第四系沉積的地層,時(shí)代較新,埋藏較淺

11、,泥巖壓實(shí)不夠,泥巖可鉆性較好,造成PDC鉆頭從鉆時(shí)上與砂巖沒(méi)有明顯差異;中古生界沉積的地層,泥巖埋藏深,壓實(shí)性較好,如果砂巖分選好,泥質(zhì)膠結(jié),疏松較疏松,PDC鉆頭的鉆時(shí)基本上能夠正確反映地層的砂泥巖變化。該盆地大部分中古生界沉積的地層,無(wú)論使用牙輪鉆頭或PDC鉆頭,砂泥巖鉆時(shí)變化均較明顯;油基鉆井液的使用,只是整體提高了機(jī)械鉆速,砂泥巖鉆時(shí)變化特征并沒(méi)有改變。由于油基鉆井液+PDC鉆頭的機(jī)械鉆速高,為了井下安全,司鉆常常均勻鉆進(jìn),人為造成砂泥巖鉆時(shí)變化特征消失,難以進(jìn)行地層界線劃分。這時(shí),就要充分挖掘綜合錄井儀參數(shù)的地層信息,通過(guò)分析,發(fā)現(xiàn)砂巖地層鉆壓較小,扭矩變化較為頻繁、幅度較大,而泥

12、巖地層鉆壓較大,扭矩變化則較為穩(wěn)定,可以利用這種特性解決巖性界面劃分問(wèn)題。根據(jù)綜合錄井儀提供的氣測(cè)色譜分析資料、Dcs指數(shù),可以判斷所鉆地層的儲(chǔ)集層,因?yàn)橐话隳康膶又袃?chǔ)集層的全烴與甲烷,普遍比泥質(zhì)巖層要高,砂巖的Dcs指數(shù)較相同亞段泥巖的Dcs指數(shù)要低0. 20.4,可以輔助地識(shí)別巖性,進(jìn)一步提高錄井剖面的符合率。4對(duì)油氣顯示的識(shí)別、解釋的影響及應(yīng)對(duì)措施4.1對(duì)油氣顯示的識(shí)別、解釋的影響被PDC鉆頭破碎的巖屑明顯細(xì)小,較疏松含油砂巖中途再經(jīng)過(guò)高溫鉆井液浸泡沖洗,其中的膠結(jié)物和所含油氣已經(jīng)完全溶解于鉆井液之內(nèi),返至地面甚至?xí)兂蓡蝹€(gè)石英或長(zhǎng)石小顆粒,不存在所謂的孔隙;而且油基鉆井液產(chǎn)生的巖屑,不

13、論砂巖還是泥巖,傳統(tǒng)熒光燈濕照都有熒光,滴照都見(jiàn)熒光擴(kuò)散。造成常規(guī)地質(zhì)錄井發(fā)現(xiàn)油氣顯示非常困難,無(wú)法落實(shí)油氣顯示。油基鉆井液經(jīng)高溫高壓作用后,產(chǎn)生一些復(fù)雜有機(jī)物蒸汽,隨管線進(jìn)入氣測(cè)儀的過(guò)程中有乳白色液體析出,會(huì)造成氣體管線污染,色譜柱中毒,鑒定器積碳過(guò)多而不靈敏甚至不出峰。氣測(cè)全烴持續(xù)高值,即使抽空也難以恢復(fù)到零值,可能漏失顯示微弱層。由于鉆速明顯加快,傳統(tǒng)的色譜分析周期長(zhǎng),常常漏失薄層油氣層,給薄層油氣層的發(fā)現(xiàn)和解釋帶困難。由于鉆井液中富含柴油,根據(jù)相似相溶原理,油氣顯示層的重組分C4、C5等進(jìn)入鉆井液后部分被吸收溶解,使之由游離氣變成溶解氣甚至吸附氣,使脫氣器難以脫出,其結(jié)果是色譜組分中一

14、般只有C1、C2、C3,少見(jiàn)C4,難見(jiàn)C5,給氣測(cè)解釋帶來(lái)困難。巖屑細(xì)小,給現(xiàn)場(chǎng)挑樣帶來(lái)很大困難,有時(shí)無(wú)法挑樣,影響地化、定量熒光、核磁共振等錄井技術(shù)手段的開(kāi)展。472010年第20期袁玉濤油基鉆井液環(huán)境下P DC鉆頭錄井方法及實(shí)踐4.2應(yīng)對(duì)措施常規(guī)熒光檢測(cè)首先要確定巖屑的背景熒光,進(jìn)入油氣層之前,找一段砂巖發(fā)育段巖屑,相同方法清洗后熒光燈下濕照,仔細(xì)觀察其熒光特征;然后氯仿滴照試驗(yàn),觀察滴照顏色、反應(yīng)速度及熒光產(chǎn)狀;最后觀察氯仿蒸發(fā)后自然顏色及熒光顏色和產(chǎn)狀。將這些特征記錄作為發(fā)現(xiàn)地層油氣顯示的對(duì)照。在之后的熒光檢測(cè)中,要特別注意熒光特征的變化,尤其是較大顆粒的砂巖真巖屑,如是含油砂巖則在熒

15、光下掰開(kāi)的瞬間核心部分有清晰的原油熒光,在其邊緣則呈現(xiàn)鉆井液中柴油的熒光。針對(duì)油基鉆井液對(duì)氣測(cè)錄井的影響,需要對(duì)氣路處理流程進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn),為防止過(guò)多有害蒸汽污染氣管線、色譜柱及鑒定器,樣氣要經(jīng)過(guò)除濕、干燥、冷凝、過(guò)濾等處理。如平時(shí)校驗(yàn)偏差過(guò)大,就要考慮更換備用氣體管線,更換色譜柱,清洗鑒定器積碳,并對(duì)氣測(cè)儀重新進(jìn)行刻度。通過(guò)兩口井的實(shí)踐發(fā)現(xiàn),新配置的油基鉆井液,能分析到部分組分值,當(dāng)充分循環(huán)調(diào)整后,組分全部為零,全烴仍持續(xù)為較高的檢測(cè)值。針對(duì)PDC 鉆頭鉆速明顯加快,傳統(tǒng)的長(zhǎng)周期色譜可能漏失薄層油氣層的問(wèn)題。必須從裝備更新上解決,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)出多種快速色譜儀,有的還能實(shí)現(xiàn)30s 120s

16、無(wú)級(jí)可調(diào),就是一種很好的選擇。由于氣態(tài)烴在油基鉆井液中溶解度遠(yuǎn)大于水溶液,致使原本就不高的C 4、C 5被全部或部分溶解、吸收,因此錄井一定要用高效率的脫氣器。解釋方法也要相應(yīng)調(diào)整,由于C 1、C 2的影響較小,確定油氣水層時(shí)相應(yīng)地將C 1/C 2值作為主要依據(jù),如在P 法(烴比值法中C 1/C 2值落在哪個(gè)區(qū)就可認(rèn)為是該區(qū)對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)集層流體性質(zhì),將C 3以后的組分作為參考。水層的解釋要參考二氧化碳含量的變化及鉆井液油水比的變化來(lái)辨別。三維定量熒光工作原理是當(dāng)用不同波長(zhǎng)的激發(fā)光對(duì)樣品進(jìn)行照射時(shí)就測(cè)得了不同的二維光譜,多個(gè)二維光譜疊加就生成了三維光譜,經(jīng)處理可得到樣品的熒光指紋圖,從而產(chǎn)生了三維熒

17、光譜圖。任何物質(zhì)都具有與其它物質(zhì)相區(qū)別的個(gè)性差異,如成份、結(jié)構(gòu)、相態(tài)等等,正是這些差異使得每一特定熒光物質(zhì)在特定濃度下有其特殊的譜圖外觀特征,該盆地多產(chǎn)輕質(zhì)原油,常規(guī)氣測(cè)解釋遇到了困難,該井則主要借助三維定量熒光圖譜對(duì)油氣層進(jìn)行解釋評(píng)價(jià)的(見(jiàn)圖4、圖5 。圖4X-A -1 井解釋為輕質(zhì)油的三維譜圖和等高線譜圖圖5X -A -1井解釋為輕質(zhì)油(或水層的三維譜圖和等高線譜圖核磁共振錄井技術(shù)利用氫核在已知磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象,來(lái)測(cè)量?jī)?chǔ)集層的孔隙度、滲透率、可動(dòng)流體、含油飽和度等參數(shù)的一種新興錄井技術(shù)。根據(jù)t 2弛豫譜判斷特征可以直觀地定性儲(chǔ)集48內(nèi)蒙古石油化工2010年第20期層性質(zhì)和區(qū)分油

18、氣水層;通過(guò)與孔隙度、滲透率、可動(dòng)流體、含油飽和度等量化參數(shù)相結(jié)合,可以準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)集層性質(zhì)和區(qū)分油氣水層。下面是HEB -A -3井分別解釋為油層、干層的t2弛豫譜(見(jiàn)圖6、圖7 。圖6HEB-A -3井解釋為油層的t 2弛 豫譜圖7HEB -A -3井解釋為干層的t 2弛豫譜5結(jié)論針對(duì)油基鉆井液+PDC 鉆頭鉆井工藝,對(duì)不同常規(guī)錄井手段進(jìn)行了針對(duì)性的改進(jìn),現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的兩口井實(shí)現(xiàn)了巖屑剖面符合率均大于90%,卡準(zhǔn)了中完、取心及完鉆層位,發(fā)現(xiàn)并解釋的主要顯示層與電測(cè)解釋吻合。說(shuō)明該種工藝,非常適合阿爾及利亞Oued M ya 盆地的鉆井作業(yè),但其對(duì)氣測(cè)組分分析值有一定的影響,對(duì)定量熒光、核磁共振等

19、新技術(shù)的也有很大的影響,需要今后大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐總結(jié),建立各種針對(duì)性的解釋圖版。參考文獻(xiàn)1唐金祥,孟令蒲,等.油基鉆井液環(huán)境下的錄井方法及實(shí)踐。錄井工程,2006,17(3:3842.3李玉.淺析使用PDC 鉆頭時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)錄井工作.中國(guó)錄井網(wǎng).Mud logging techniques of PDC bit improvementand practice with oil -based drilling fluidAbstract :W ith o il -based dr illing fluid ,the application of PDC bit has bro ug ht so me proble